Översikt över FAT-, HPFS- och NTFS-filsystem

Den här artikeln förklarar skillnaderna mellan filallokeringstabellen (FAT), HPFS (High Performance File System) och NTFS (NTFS) under Windows NT och deras fördelar och nackdelar.

Gäller för: Windows 10 – alla utgåvor, Windows Server 2012 R2
Ursprungligt KB-nummer: 100108

FAT-översikt

FAT är den överlägset mest förenklade av de filsystem som stöds av Windows NT. FAT-filsystemet kännetecknas av filallokeringstabellen (FAT), som egentligen är en tabell som finns högst upp på volymen. För att skydda volymen förvaras två kopior av FAT om en skadas. Dessutom måste FAT-tabellerna och rotkatalogen lagras på en fast plats så att systemets startfiler kan finnas korrekt.

En disk som är formaterad med FAT allokeras i kluster, vars storlek bestäms av volymens storlek. När en fil skapas skapas en post i katalogen och det första klusternumret som innehåller data upprättas. Den här posten i FAT-tabellen anger antingen att det här är det sista klustret i filen eller pekar på nästa kluster.

Det är mycket viktigt och tidskrävande att uppdatera FAT-tabellen. Om FAT-tabellen inte uppdateras regelbundet kan det leda till dataförlust. Det är tidskrävande eftersom diskläsningshuvudena måste flyttas till enhetens logiska spår noll varje gång FAT-tabellen uppdateras.

Det finns ingen organisation i FAT-katalogstrukturen och filerna får den första öppna platsen på enheten. Dessutom stöder FAT endast skrivskyddade, dolda, system- och arkivfilattribut.

FAT-namngivningskonvention

FAT använder den traditionella namngivningskonventionen för 8.3-filer och alla filnamn måste skapas med ASCII-teckenuppsättningen. Namnet på en fil eller katalog kan vara upp till åtta tecken långt, sedan en punktavgränsare (.) och upp till ett tillägg med tre tecken. Namnet måste börja med antingen en bokstav eller siffra och kan innehålla alla tecken förutom följande:

. " / \ [ ] : ; | = ,

Om något av dessa tecken används kan oväntade resultat uppstå. Namnet får inte innehålla blanksteg.

Följande namn är reserverade:

CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL

Alla tecken konverteras till versaler.

Fördelar med FAT

Det går inte att utföra en avborttagning under Windows NT på något av de filsystem som stöds. Verktyg som inte tas bort försöker få direkt åtkomst till maskinvaran, vilket inte kan göras under Windows NT. Men om filen finns på en FAT-partition och systemet startas om under MS-DOS kan filen tas bort. FAT-filsystemet är bäst för enheter och/eller partitioner under cirka 200 MB, eftersom FAT börjar med mycket lite omkostnader. Mer information om FAT-fördelar finns i följande:

• Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", kapitel 5, avsnitt med titeln "Välja ett filsystem"

• Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, kapitel 18, "Välja ett filsystem"

• Resursguide för Windows NT Server 4.0 Resource Kit, kapitel 3, avsnitt med titeln "Vilket filsystem som ska användas på vilka volymer"

Nackdelar med FAT

Helst bör inte FAT-filsystemet användas när du använder enheter eller partitioner på över 200 MB. Detta beror på att när volymens storlek ökar minskar prestandan med FAT snabbt. Det går inte att ange behörigheter för filer som är FAT-partitioner.

FAT-partitioner är begränsade i storlek till högst 4 gigabyte (GB) under Windows NT och 2 GB i MS-DOS.

Mer information om andra nackdelar med FAT finns i följande:

• Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", kapitel 5, avsnitt med titeln "Välja ett filsystem"

• Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, kapitel 18, "Välja ett filsystem"

• Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", kapitel 3, avsnitt med titeln "Vilket filsystem som ska användas på vilka volymer"

Översikt över HPFS

HPFS-filsystemet introducerades först med OS/2 1.2 för att möjliggöra större åtkomst till de större hårddiskarna som sedan dök upp på marknaden. Dessutom var det nödvändigt för ett nytt filsystem att utöka namngivningssystemet, organisationen och säkerheten för de växande kraven på nätverksservermarknaden. HPFS underhåller katalogorganisationen för FAT, men lägger till automatisk sortering av katalogen baserat på filnamn. Filnamn utökas till upp till 254 tecken med dubbla byte. HPFS gör också att en fil kan bestå av "data" och särskilda attribut för att ge ökad flexibilitet när det gäller att stödja andra namngivningskonventioner och säkerhet. Dessutom ändras allokeringsenheten från kluster till fysiska sektorer (512 byte), vilket minskar det förlorade diskutrymmet.

Under HPFS innehåller katalogposter mer information än under FAT. Förutom attributfilen innehåller detta information om ändring, skapande och åtkomstdatum och -tider. I stället för att peka på det första klustret i filen pekar katalogposterna under HPFS på FNODE. FNODE kan innehålla filens data eller pekare som kan peka på filens data eller andra strukturer som så småningom pekar på filens data.

HPFS försöker allokera så mycket av en fil i sammanhängande sektorer som möjligt. Detta görs för att öka hastigheten när du utför sekventiell bearbetning av en fil.

HPFS organiserar en enhet i en serie med 8 MB band, och när det är möjligt finns en fil i ett av dessa band. Mellan vart och ett av dessa band finns 2K-allokeringsbitmappar, som håller reda på vilka sektorer inom ett band som har och inte har allokerats. Bandning ökar prestanda eftersom enhetshuvudet inte behöver återgå till den logiska toppen (vanligtvis cylinder 0) på disken, utan till närmaste bandallokeringsbitmapp för att avgöra var en fil ska lagras.

HPFS innehåller dessutom ett par unika speciella dataobjekt:

Superblock

Superblocket finns i den logiska sektorn 16 och innehåller en pekare till FNODE för rotkatalogen. En av de största farorna med att använda HPFS är att om superblocket går förlorat eller skadat på grund av en dålig sektor, så är innehållet i partitionen, även om resten av enheten är bra. Det skulle vara möjligt att återställa data på enheten genom att kopiera allt till en annan enhet med en bra sektor 16 och återskapa superblocket. Detta är dock en mycket komplex uppgift.

Reservblock

Reservblocket finns i den logiska sektorn 17 och innehåller en tabell med "snabbkorrigeringar" och reservkatalogblocket. Under HPFS, när en dålig sektor upptäcks, används posten "hot fixes" logiskt för att peka på en befintlig bra sektor i stället för den dåliga sektorn. Den här tekniken för att hantera skrivfel kallas snabbkorrigering.

Snabbkorrigering är en teknik där filsystemet flyttar informationen till en annan sektor om ett fel uppstår på grund av en dålig sektor och markerar den ursprungliga sektorn som dålig. Allt detta görs transparent för alla program som utför disk-I/O (dvs. programmet vet aldrig att det fanns några problem med hårddisken). Om du använder ett filsystem som stöder snabbkorrigering eliminerar du felmeddelanden, till exempel felmeddelandet "Avbryt, Försök igen eller Misslyckas?" som inträffar när en dålig sektor påträffas.

Fördelar med HPFS

HPFS är bäst för enheter i intervallet 200–400 MB. Mer information om fördelarna med HPFS finns i följande:

• Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", kapitel 5, avsnitt med titeln "Välja ett filsystem"

• Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, kapitel 18, "Välja ett filsystem"

• Resursguide för Windows NT Server 4.0 Resource Kit, kapitel 3, avsnitt med titeln "Vilket filsystem som ska användas på vilka volymer"

Nackdelar med HPFS

På grund av omkostnaderna i HPFS är det inte ett mycket effektivt val för en volym på under cirka 200 MB. Dessutom, med volymer som är större än cirka 400 MB, kommer det att finnas en viss prestandaförsämring. Du kan inte ställa in säkerhet på HPFS under Windows NT.

HPFS stöds endast i Windows NT-versionerna 3.1, 3.5 och 3.51. Windows NT 4.0 kan inte komma åt HPFS-partitioner.

Ytterligare nackdelar med HPFS finns i följande:

• Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", kapitel 5, avsnitt med titeln "Välja ett filsystem"

• Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, kapitel 18, "Välja ett filsystem"

• Resursguide för Windows NT Server 4.0 Resource Kit, kapitel 3, avsnitt med titeln "Vilket filsystem som ska användas på vilka volymer"

Översikt över NTFS

Från en användares synvinkel fortsätter NTFS att organisera filer i kataloger, som liksom HPFS sorteras. Till skillnad från FAT eller HPFS finns det dock inga "speciella" objekt på disken och det finns inget beroende av den underliggande maskinvaran, till exempel 512 byte-sektorer. Dessutom finns det inga särskilda platser på disken, till exempel FAT-tabeller eller HPFS Super Blocks.

Målet med NTFS är att tillhandahålla:

• Tillförlitlighet, vilket är särskilt önskvärt för avancerade system och filservrar

• En plattform för tillagda funktioner

• Stöd för POSIX-krav

• Borttagning av begränsningarna i FAT- och HPFS-filsystemen

Tillförlitlighet

För att säkerställa tillförlitligheten hos NTFS behandlades tre huvudområden: återställningsbarhet, borttagning av allvarliga fel inom en enskild sektor och snabbkorrigering.

NTFS är ett återställningsbart filsystem eftersom det håller reda på transaktioner mot filsystemet. När en CHKDSK utförs på FAT eller HPFS kontrolleras konsekvensen för pekare i katalogen, allokeringen och filtabellerna. Under NTFS upprätthålls en logg över transaktioner mot dessa komponenter så att CHKDSK bara behöver återställa transaktioner till den sista incheckningspunkten för att återställa konsekvensen i filsystemet.

Om en sektor som är platsen för ett av filsystemets särskilda objekt misslyckas under FAT eller HPFS uppstår ett enda sektorfel. NTFS undviker detta på två sätt: för det första genom att inte använda särskilda objekt på disken och spåra och skydda alla objekt som finns på disken. För det andra behålls flera kopior (antalet beror på volymstorleken) för huvudfiltabellen under NTFS.

I likhet med OS/2-versioner av HPFS har NTFS stöd för snabbkorrigering.

Funktioner har lagts till

Ett av de viktigaste designmålen för Windows NT på alla nivåer är att tillhandahålla en plattform som kan läggas till och byggas på, och NTFS är inget undantag. NTFS är en omfattande och flexibel plattform som andra filsystem kan använda. Dessutom har NTFS fullt stöd för Windows NT-säkerhetsmodellen och stöder flera dataströmmar. Inte längre är en datafil en enda dataström. Under NTFS kan en användare slutligen lägga till sina egna användardefinierade attribut i en fil.

POSIX-stöd

NTFS är den mest POSIX.1-kompatibla av de filsystem som stöds eftersom den stöder följande POSIX.1-krav:

Skiftlägeskänslig namngivning:

Under POSIX är README.TXT, Readme.txt och readme.txt alla olika filer.

Ytterligare tidsstämpel:

Den extra tidsstämpeln anger den tidpunkt då filen senast användes.

Hårda länkar:

En hård länk är när två olika filnamn, som kan finnas i olika kataloger, pekar på samma data.

Ta bort begränsningar

För det första har NTFS kraftigt ökat storleken på filer och volymer, så att de nu kan vara upp till 2^64 byte (16 exabyte eller 18 446 744 073 709 551 616 byte). NTFS har också återgått till FAT-begreppet kluster för att undvika HPFS-problem med en fast sektorstorlek. Detta gjordes eftersom Windows NT är ett portabelt operativsystem och olika diskteknik sannolikt kommer att påträffas någon gång. Därför ansågs 512 byte per sektor ha en stor möjlighet att inte alltid passa för allokeringen. Detta åstadkoms genom att tillåta att klustret definieras som multiplar av maskinvarans naturliga allokeringsstorlek. Slutligen är alla filnamn unicode-baserade i NTFS och 8,3 filnamn sparas tillsammans med långa filnamn.

Fördelar med NTFS

NTFS är bäst för användning på volymer på cirka 400 MB eller mer. Detta beror på att prestandan inte försämras under NTFS, som under FAT, med större volymstorlekar.

Återställningsmöjligheten som är utformad i NTFS är sådan att en användare aldrig ska behöva köra någon form av diskreparationsverktyget på en NTFS-partition. Ytterligare fördelar med NTFS finns i följande:

• Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", kapitel 5, avsnitt med titeln "Välja ett filsystem"

• Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, kapitel 18, "Välja ett filsystem"

• Resursguide för Windows NT Server 4.0 Resource Kit, kapitel 3, avsnitt med titeln "Vilket filsystem som ska användas på vilka volymer"

Nackdelar med NTFS

Vi rekommenderar inte att du använder NTFS på en volym som är mindre än cirka 400 MB, på grund av mängden utrymme som ingår i NTFS. Det här utrymmet är i form av NTFS-systemfiler som vanligtvis använder minst 4 MB diskutrymme på en partition på 100 MB.

För närvarande finns det ingen inbyggd filkryptering i NTFS. Därför kan någon starta under MS-DOS, eller ett annat operativsystem, och använda ett verktyg för diskredigering på låg nivå för att visa data som lagras på en NTFS-volym.

Det går inte att formatera en diskett med NTFS-filsystemet. Windows NT formaterar alla disketter med FAT-filsystemet eftersom omkostnaderna i NTFS inte får plats på en diskett.

Mer information om NTFS-nackdelar finns i följande:

• Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", kapitel 5, avsnitt med titeln "Välja ett filsystem"

• Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, kapitel 18, "Välja ett filsystem"

• Resursguide för Windows NT Server 4.0 Resource Kit, kapitel 3, avsnitt med titeln "Vilket filsystem som ska användas på vilka volymer"

Namngivningskonventioner för NTFS

Fil- och katalognamn kan vara upp till 255 tecken långa, inklusive eventuella tillägg. Namn bevarar skiftläge, men är inte skiftlägeskänsliga. NTFS gör ingen skillnad på filnamn baserat på skiftläge. Namn kan innehålla alla tecken förutom följande:

? " / \ < > * | :

Från kommandoraden kan du för närvarande bara skapa filnamn på upp till 253 tecken.

Mer information om de filsystem som stöds för Windows NT finns i Windows NT Resource Kit.